【発明の詳細な説明】
発明の名称
１，２−ジクミルエタン溶媒を有する液体シンチレーション媒体
技術分野
本発明は、一般に液体シンチレーション媒体に関し、さらに詳しくは１，２−
ジフェニルエタンおよびその誘導体からなる液体シンチレーション媒体、および
新規な液体シンチレーション媒体を使用するβ線発光を検出する方法に関する。
発明の背景
液体シンチレーション計数は、試料中の放射性元素濃度を検出し測定するよく
知られた方法である。これは、3Ｈ、14Ｃ、35Ｓ および32Ｐのような低エネルギ
ーβ線発光元素の測定に特に有用な技術である。液体シンチレーション計数は、
分析しようとする放射性試料と液体シンチレーション溶液または媒体とを混合す
ることにより遂行される。該液体シンチレーション媒体は、とりわけ芳香族炭化
水素シンチレーション溶媒と蛍光体からなる。試料中の放射性崩壊からのエネル
ギーは、シンチレーション媒体中の芳香族溶媒を励起し、ついでその増加したエ
ネルギーをシンチレーション蛍光体または蛍光体の組合せに伝達する。ついで、
蛍光体は、試料中の放射能量に比例する光パルスの形で、増加したエネルギーを
放出する。光パルスを、既知の液体シンチレーション計数管で、通常の光電子増
倍管および関連電気回路によって定量しまたは計数する。
よく知られ、商業上使われるシンチレーション媒体は、典型的には次の芳香族
シンチレーション溶媒：トルエン、キシレン、エチル
ベンセン、クメン、プソイドクメン、メシチレン、フェニルシクロヘキサン、ア
ニソール、および少量の溶解ナフタレンを含むジオキサンからなる。
上記シンチレーション溶媒は、危険で使用に不便な高い蒸気圧および比較的低
い引火点のような多くの欠点をもつ。さらに、これらの溶媒は有毒で、危険廃棄
物を生ずる。さらに著しい欠点は、これらの溶媒は、工業でふつう使われるポリ
エチレン、ポリプロピレン、または他のプラスチックシンチレーション計数容器
の壁を通る比較的高い透過速度をもつことである。容器壁を通るシンチレーショ
ン溶媒の拡散は、消光の測定に明らかな誤差を生じる。この誤差は、ついで効率
の計算に、従って１分あたりの分解の計算に誤差をまねく。
最近開発されたシンチレーション媒体は、１９８７年４月１４日に James Tho
mson に発行された米国特許No．４，６５７，６９６に開示されているジイソプ
ロピルナフタレンからなる。しかし、ジイソプロピルナフタレンは比較的長い蛍
光減衰時間をもち、従って基底状態に達するまでは、別のβ線による第２の励起
に迅速に応答できない。その結果、シンチレーション媒体中のこの物質の効率は
減少する。
従って、本発明の目的は、改良された液体シンチレーション媒体組成物を提供
することである。
本発明のさらなる目的は、現在入手できるシンチレーション溶媒よりも低い蒸
気圧と高い引火点をもつシンチレーション溶媒からなる改良された液体シンチレ
ーション媒体組成物を提供することであ
る。
さらに、本発明の目的は、ヒトおよび動物に対し一層低い毒性をもち、危険廃
棄物をつくらないシンチレーション溶媒からなる改良された液体シンチレーショ
ン媒体組成物を提供することである。
本発明のさらなる目的は、プラスチックシンチレーション容器を透過せず、消
光の測定に誤差を生じないシンチレーション溶媒からなる改良された液体シンチ
レーション媒体組成物を提供することである。
さらに、本発明の目的は、短かい蛍光減衰時間をもち、従って一層高い計数効
率、一層高い総計数能力、一層大きい消光抵抗を達成できるシンチレーション溶
媒からなる改良された液体シンチレーション媒体組成物を提供することである。
本発明のさらなる目的は、比較的安価で、製造容易な改良された液体シンチレ
ーション媒体組成物を提供することである。
また本発明の別の目的は、β線発光の改良された液体シンチレーション検出法
および計数法を提供するにある。
発明の要旨
上記および他の目的は、次の一般式
（上記式中、Ｒ1〜Ｒ5およびＲ’1〜Ｒ’5は各々Ｈ、ＣｎＨ2n+1からなる群から
選ばれ、ｎは１〜３の整数である。）
の少なくとも１種の１，２−ジフェニルエタンからなる液体シンチレーション媒
体を提供する本発明により達成される。
好ましい実施態様では、液体シンチレーション媒体は、Ｒ1〜Ｒ5およびＲ’1
〜Ｒ’5、の少なくとも一つの位置異性体がイソプロピル残基である１，２−ジ
フェニルエタンからなる。ある種の好ましい実施態様では液体シンチレーション
媒体は１，２−ジクミルエタンおよび１−クミル−２−フェニルエタンからなる
。
本発明の特有な実施態様例では、本発明の液体シンチレーション媒体は、新規
な１，２−ジフェニルエタンと既知組成物であることのできる蛍光体からなる。
ある種の別の実施態様では、第２のシンチレーターを液体シンチレーション媒体
に含ませる。
放射性試料が水性である実施態様においては、本発明の液体シンチレーション
媒体に界面活性剤を加えることが特に好ましい。
本発明の方法面に従えは、放射性試料中のβ線発光を検出する液体シンチレー
ション方法は、
（ａ）放射性の試料と次の一般式
（式中、Ｒ1〜Ｒ5およびＲ’１〜Ｒ’5は各々Ｈ、ＣｎＨ2n+1からなる群から選
ばれ、ｎは１〜３の整数である）の少なくとも１種の１，２−ジフェニルエタン
からなる液体シンチレーション媒体とを混合し、および
（ｂ）試料の放射能を、従来技術で既知の型の液体シンチレーション計数装置で
測定することからなる。
図面の簡単な説明
添付図面と共に、次の詳細な説明により本発明は容易に理解される。図面は、
本発明の新規シンチレーション溶媒の１−クミル−２−フェニルエタンと比較し
た、従来技術の溶媒ジイソプロピルナフタレン、１−フェニル−１−キシリルエ
タン、キシレンの計数効率と四塩化炭素による化学消光効果に対する抵抗を示す
グラフである。
発明の詳細な説明
本発明の液体シンチレーション媒体は、次の一般式
（式中、置換基Ｒ1〜Ｒ5およびＲ’1〜Ｒ’5は各々Ｈまたは低級アルキル基、詳
しくはメチル、エチル、ｎ−プロピル、イソプロピルから選ばれる）の１，２−
ジフェニルエタンまたはその誘導体であるシンチレーション溶媒からなる。１，
２−ジフェニルエタン基本構造上の上記アルキルまたは上記アルキルの組合せの
全ての位置異性体は、本発明の意図内にある。ある種の実施態様では、シンチレ
ーション溶媒は、該一般式の１種以上の溶媒の組合せからなる。シンチレーショ
ン溶媒が、室温およびそれ以下（すなわち液体シンチレーション計数を冷凍系で
遂行できる範囲にわたって）で液体であることが特に有利である。
本発明の意図内に入るシンチレーション溶媒の例は、限定することなしに、１
，２−ジフェニルエタン、１，２−ジクミルエタン、１，２−ジ（ｎ−プロピル
ベンジル）エタン、１，２−ジエチルベンジルエタン、１，２−ジトリルエタン
、１，２−ジ（ｏ−，ｍ−，またはｐ−キシリル）エタン、１，２−メシチルエ
タン、１，２ジプソイドクミルエタン、１，２−ジ（１，３，５−トリェチルベ
ンジル）エタン、１−クミル−２−フェニルエタン、１−メシチル−２−フェニ
ルエタン、１−クミル−２−メシチルエタン、１，２−ジヘキサメチルベンジル
エタンなどを含む。
本発明のある種の好ましい実施態様では、シンチレーション溶媒は１，２−ジ
クミルエタンまたは１−クミル−２−フェニルエタンからなる。
上記１，２−ジフェニルエタン誘導体の全ては、当業者によく知られた技術に
より合成でき、またはこれらの溶媒は商業的に購入できる。
ある種の実施態様では、シンチレーション媒体は、追加の蛍光体なしで適当に
機能できる。しかし、好ましい実施態様では、シンチレーション媒体は追加の蛍
光体を含む。本発明は、特定の蛍光体または蛍光体の組合せの使用に対し、その
範囲を限定されない。本発明の実施に有用なよく知られた蛍光体の例は、ｐ−テ
ルフェニル、２，５−ジフェニルオキサゾールのようなオキサゾール、２−（４
ビフェニル）−５−フェニル−１，３，４−オキサジアゾールまたは２−（４’
−ｔ−ブチルフェニル）−５−（４’−ビフェニル）−１，３，４−オキサジア
ゾールのようなオキサジアゾールを含む。
シンチレーション媒体は、１，４−ジ（２−メチルスチリル）ベンゼンまたは
２，５−ジ（ビフェニル）オキサゾールのような二次シンチレーターまたは波長
移動剤、または当該技術分野でよく知られた波長移動剤の組合せを含むこともで
きる。本発明の実施に有用な他の既知の波長移動剤は、１，４−ビス−２−（５
−フェニルオキサゾリル）ベンゼン、ｐ−ビス−２−（５，１−ナフチルオキサ
ゾリル）ベンゼン、１，６−ジフェニル−１，３，５−ヘキサトリエン、２−（
１−ナフチリル）−５−フェニルオキサゾール、ｐ−ビス−（ｏ−メチルスチリ
ル）ベンゼンを含む。
シンチレーション媒体を、水性試料と共に使用するための処方する実施態様で
は、媒体は有利には非イオン界面活性剤（エトキシル化アルキルフェノール）、
エトキシル化アルコール、または他のよく知られたカチオン界面活性剤（アルキ
ル四級アンモニウム化合物）、またはアニオン界面活性剤のような１種またはそ
れ以上の界面活性剤も含むことができる。
多容量のシンチレーション媒体および（または）試料を使うことが意図されて
いるなお別の実施態様では、シンチレーション媒体は、希釈剤として有用な鉱油
のような非シンチレーション溶媒含むこともできる。
シンチレーション媒体の種々の成分を、広い範囲で変るが、当業者には容易に
明らかな割合で混合できる。勿論、費用、溶解度、性能などの因子を考慮に入れ
る。一般的なシンチレーション媒体は、たとえば次の文献に記載されている。液 体シンチレーション計数
、Bell，C.G．および Hayes，F．N．編、Pergamn Press
、New York、
NY（1970）；液体シンチレーション計数の現状、Bransome，E.D．編、Bruune、S
tratton、New York、NY(1970)；Horrocks，D.L．、液体シンチレーション計数の 応用
、Academic Press、New York、NY(1974)；Neame，K.D．およびHomewood，C.
A．、液体シンチレーション計数入門、Butterworth、London、Fngland(1974)；H
ayes et al．、Science、Vol.117、P.480(1953)；Koike，Y．、Nucl.Inst.Metho ds、
Vol.109、P.269(1973)。
本発明のシンチレーション媒体は、比較的高い引火点、低い蒸気圧、低毒性を
有し、危険廃棄物をつくらない利点がある。さらに、これらの溶媒は短かい蛍光
減衰時間を特徴としており、そこで高い計数効率、一層高い総計数能力、高い消
光抵抗を達成する。
本発明を実施する最もよい方式の実施例を次に示すが、これらは本発明を限定
するものとみなしてはならない。実施例１
次のシンチレーション溶液は、有機溶剤に可溶な試料に有用である。
１，２−ジクミルエタン １リットル
２，５−ジフェニルオキサゾール ５．００ｇ
１，４−ジ（２−メチルスチリル）ベンゼン ０．０５ｇ実施例２
界面活性剤ノニルフェノールエトキシラートを含む次の液体シンチレーション
溶液は、水性系の試料に有用である。
１−クミル−２−フェニルエタン ６００ml
２，５−ジフェニルオキサゾール ５．００ｇ
１，４−ジ−（２−メチルスチリル）ベンセン ０．２０ｇ
ノニルフェノールエトキシラート ４００ml
本発明の方法面に従えば、５℃またはそれ以下の温度で液体である少なくとも
１種の１，２−ジフェニルエタンまたはその誘導体からなるシンチレーション媒
体を使用する、β線発光を検出する方法も提供される。この方法は、放射性試料
を本発明のシンチレーション媒体に添加して計数試料を形成し、計数試料の放射
能を、Tri−Cayb モデル 1500, Packard Instruments Corp., Dｏwners Grove,
IL. のようなシンチレーション計数装置で測定する。実施例３
本発明のシンチレーション溶液および幾つかの従来技術のシンチレーション溶
媒の計数効率に対する化学消光剤の効果を、内部源を使用して同一条件で測定し
た。図１は、計数効率および四塩化炭素により化学消光の効果に対する抵抗を示
すグラフであり、従来技術の溶媒ジイソプロピルナフタレン（DIPN）、１−フェ
ニル−１−キシリルエタン（PXE）、キシレン（Xy）に比べ、本発明の例のシン
チレーション溶媒１−クミル−２−フェニルエタン（CPE）が優れていることを
明らかに示している。
本発明を特別の実施態様および応用に関し説明してきたが、この教えから、当
業者は本発明の請求の範囲または精神からいつ脱することなく、さらに実施態様
をつくることができる。たとえば、低エネルギーβ線発光の検出に有用な組成物
に関し説明したが、本発明のある実施態様におけるシンチレーション媒体は、中
性子捕獲溶質またはγ線捕獲溶質を含むことができる。従って、図面および説明
は本発明の理解を容易にするため提供したものであり、本発明の範囲を限定する
ものとみなしてはならない。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates generally to liquid scintillation media, and more particularly to liquid scintillation media comprising 1,2-diphenylethane and its derivatives. , And a method of detecting β-ray emission using a novel liquid scintillation medium. BACKGROUND OF THE INVENTION Liquid scintillation counting is a well-known method of detecting and measuring radioactive element concentrations in a sample. This is a particularly useful technique for measuring low-energy β-emitting elements such as 3 H, 14 C, 35 S and 32 P. Liquid scintillation counting is accomplished by mixing the radioactive sample to be analyzed with a liquid scintillation solution or medium. The liquid scintillation medium comprises, inter alia, an aromatic hydrocarbon scintillation solvent and a phosphor. The energy from the radioactive decay in the sample excites the aromatic solvent in the scintillation medium, which then transfers that increased energy to the scintillation fluorophore or combination of fluorophores. The fluorophore then emits increased energy in the form of light pulses that are proportional to the amount of radioactivity in the sample. The light pulses are quantified or counted in a known liquid scintillation counter by a conventional photomultiplier tube and associated electrical circuitry. Well-known and commercially used scintillation media are typically from the following aromatic scintillation solvents: toluene, xylene, ethylbenzene, cumene, pseudocumene, mesitylene, phenylcyclohexane, anisole, and dioxane containing small amounts of dissolved naphthalene. Become. The scintillation solvent has many drawbacks such as high vapor pressure and relatively low flash point, which is dangerous and inconvenient to use. Moreover, these solvents are toxic and produce hazardous waste. A further significant drawback is that these solvents have relatively high permeation rates through the walls of polyethylene, polypropylene, or other plastic scintillation counting vessels commonly used in the industry. Diffusion of scintillation solvent through the vessel wall causes a clear error in quenching measurements. This error then leads to an error in the calculation of the efficiency and thus of the decomposition per minute. A recently developed scintillation medium is described in US Pat. It consists of diisopropylnaphthalene disclosed in 4,657,696. However, diisopropylnaphthalene has a relatively long fluorescence decay time and therefore cannot respond rapidly to a second excitation by another β-ray until it reaches the ground state. As a result, the efficiency of this material in scintillation media is reduced. Accordingly, it is an object of the present invention to provide improved liquid scintillation media compositions. A further object of the present invention is to provide an improved liquid scintillation medium composition comprising scintillation solvents having lower vapor pressures and higher flash points than currently available scintillation solvents. Furthermore, it is an object of the present invention to provide an improved liquid scintillation vehicle composition comprising a scintillation solvent which has a lower toxicity to humans and animals and which does not create hazardous waste. A further object of the present invention is to provide an improved liquid scintillation media composition comprising a scintillation solvent that does not pass through a plastic scintillation vessel and does not introduce errors in quenching measurements. Furthermore, it is an object of the present invention to provide an improved liquid scintillation medium composition comprising scintillation solvents which has a short fluorescence decay time and thus can achieve higher counting efficiency, higher total counting capacity and greater quenching resistance. That is. A further object of the present invention is to provide an improved liquid scintillation media composition that is relatively inexpensive and easy to manufacture. Another object of the present invention is to provide an improved liquid scintillation detection method and counting method for β-ray emission. SUMMARY OF THE INVENTION The above and other objects include the following general formula: (In the above formula, R 1 to R 5 and R ′ 1 to R ′ 5 are each selected from the group consisting of H and CnH 2n + 1 , and n is an integer of 1 to 3.) This is accomplished by the present invention which provides a liquid scintillation medium consisting of 1,2-diphenylethane. In a preferred embodiment, the liquid scintillation medium, consists of 1,2-diphenylethane R 1 to R 5 and R '1 ~R' 5, in which at least one of the positional isomers is isopropyl residue. In certain preferred embodiments, the liquid scintillation medium consists of 1,2-dicumylethane and 1-cumyl-2-phenylethane. In a particular embodiment of the present invention, the liquid scintillation medium of the present invention comprises the novel 1,2-diphenylethane and a phosphor that can be of known composition. In certain other embodiments, a second scintillator is included in the liquid scintillation medium. In embodiments where the radioactive sample is aqueous, it is especially preferred to add a surfactant to the liquid scintillation media of the present invention. According to the method aspect of the present invention, a liquid scintillation method for detecting β-ray emission in a radioactive sample includes (a) a radioactive sample and the following general formula: (Wherein R 1 to R 5 and R ′ 1 to R ′ 5 are each selected from the group consisting of H and CnH 2n + 1 , and n is an integer of 1 to 3) -Mixing with a liquid scintillation medium consisting of diphenylethane, and (b) measuring the radioactivity of the sample with a liquid scintillation counter of the type known in the art. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The invention will be readily understood by the following detailed description in conjunction with the accompanying drawings. The figure shows the counting efficiency and the chemical quenching effect of carbon tetrachloride of the prior art solvents diisopropylnaphthalene, 1-phenyl-1-xylylethane, xylene as compared to the novel scintillation solvent 1-cumyl-2-phenylethane of the present invention. It is a graph which shows resistance. DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The liquid scintillation media of the present invention have the general formula: 1,2-diphenylethane (wherein the substituents R 1 to R 5 and R ′ 1 to R ′ 5 are each selected from H or a lower alkyl group, specifically methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl) or It consists of a scintillation solvent which is its derivative. All regioisomers of the above alkyl or combinations of the above alkyls on the 1,2-diphenylethane basic structure are within the contemplation of the present invention. In certain embodiments, the scintillation solvent consists of a combination of one or more solvents of the general formula. It is particularly advantageous for the scintillation solvent to be a liquid at room temperature and below (ie over the range where liquid scintillation counting can be performed in a refrigeration system). Examples of scintillation solvents which come within the contemplation of the present invention include, without limitation, 1,2-diphenylethane, 1,2-dicumylethane, 1,2-di (n-propylbenzyl) ethane, 1,2-diethyl. Benzylethane, 1,2-ditolylethane, 1,2-di (o-, m-, or p-xylyl) ethane, 1,2-mesitylethane, 1,2 dipseudocumylethane, 1,2-di (1 , 3,5-triethylbenzyl) ethane, 1-cumyl-2-phenylethane, 1-mesityl-2-phenylethane, 1-cumyl-2-mesitylethane, 1,2-dihexamethylbenzylethane and the like. In certain preferred embodiments of the present invention, the scintillation solvent consists of 1,2-dicumylethane or 1-cumyl-2-phenylethane. All of the above 1,2-diphenylethane derivatives can be synthesized by techniques well known to those skilled in the art, or these solvents can be purchased commercially. In certain embodiments, the scintillation medium can function properly without an additional fluorophore. However, in a preferred embodiment, the scintillation medium comprises an additional fluorophore. The present invention is not limited in scope to the use of any particular phosphor or combination of phosphors. Examples of well known phosphors useful in the practice of the present invention are p-terphenyl, oxazoles such as 2,5-diphenyloxazole, 2- (4 biphenyl) -5-phenyl-1,3,4-. Oxadiazole or oxadiazole such as 2- (4'-t-butylphenyl) -5- (4'-biphenyl) -1,3,4-oxadiazole. The scintillation medium can be a secondary scintillator or wavelength transfer agent such as 1,4-di (2-methylstyryl) benzene or 2,5-di (biphenyl) oxazole, or a wavelength transfer agent well known in the art. Combinations can also be included. Other known wavelength transfer agents useful in the practice of the present invention are 1,4-bis-2- (5-phenyloxazolyl) benzene, p-bis-2- (5,1-naphthyloxazolyl). Benzene, 1,6-diphenyl-1,3,5-hexatriene, 2- (1-naphthylyl) -5-phenyloxazole, p-bis- (o-methylstyryl) benzene are included. In an embodiment where the scintillation medium is formulated for use with an aqueous sample, the medium is advantageously a nonionic surfactant (ethoxylated alkylphenol), ethoxylated alcohol, or other well known cationic surfactant (alkyl). Quaternary ammonium compounds), or one or more surfactants such as anionic surfactants may also be included. In yet another embodiment where it is intended to use multiple volumes of scintillation medium and / or sample, the scintillation medium may also include a non-scintillating solvent such as mineral oil useful as a diluent. The various components of the scintillation medium vary widely but can be mixed in proportions which are readily apparent to the person skilled in the art. Of course, factors such as cost, solubility and performance are taken into consideration. A general scintillation medium is described in the following documents, for example. Liquid scintillation counting, Bell, CG. And Hayes, F. N. Ed., Pergamn Press, New York, NY (1970); Current status of liquid scintillation counting , Bransome, ED. Edited by Bruune, Stratton, New York, NY (1970); Horrocks, DL. , Application of Liquid Scintillation Counting , Academic Press, New York, NY (1974); Neame, KD. And Homewood, CA. , Introduction to Liquid Scintillation Counting , Butterworth, London, Fngland (1974); Hayes et al. , Science, Vol. 117, P. 480 (1953); Koike, Y .; , Nucl.Inst.Methods , Vol.109, P.269 (1973). The scintillation medium of the present invention has the advantages of having a relatively high flash point, a low vapor pressure, and a low toxicity and not producing hazardous waste. Furthermore, these solvents are characterized by a short fluorescence decay time, where they achieve high counting efficiency, higher total counting capacity, and high quenching resistance. The following are examples of the best modes of practicing the invention, but they should not be construed as limiting the invention. Example 1 The following scintillation solution is useful for samples soluble in organic solvents. 1,2-Dicumylethane 1 liter 2,5-diphenyloxazole 5.00 g 1,4-di (2-methylstyryl) benzene 0.05 g Example 2 The following liquid scintillation solution containing the surfactant nonylphenol ethoxylate was aqueous. Useful for system samples. 1-cumyl-2-phenylethane 600 ml 2,5-diphenyloxazole 5.00 g 1,4-di- (2-methylstyryl) benzene 0.20 g nonylphenol ethoxylate 400 ml According to the method aspect of the present invention, 5 ° C. Also provided is a method for detecting β-radiation using a scintillation medium consisting of at least one 1,2-diphenylethane or derivative thereof that is liquid at or below temperatures. This method involves adding a radioactive sample to a scintillation medium of the present invention to form a counting sample and counting the radioactivity of the counting sample by scintillation counting, such as the Tri-Cayb model 1500, Packard Instruments Corp., Downers Grove, IL. Measure with the device. Example 3 The effect of a chemical quencher on the counting efficiency of a scintillation solution of the present invention and some prior art scintillation solvents was measured under the same conditions using an internal source. FIG. 1 is a graph showing the counting efficiency and the resistance to the effect of chemical quenching due to carbon tetrachloride, compared to the conventional solvents diisopropylnaphthalene (DIPN), 1-phenyl-1-xylylethane (PXE) and xylene (Xy). Clearly show that the scintillation solvent 1-cumyl-2-phenylethane (CPE) of the examples of the invention is superior. While the present invention has been described in terms of particular embodiments and applications, it will be apparent to those skilled in the art from this teaching that further embodiments can be made without departing from the scope or spirit of the invention at any time. For example, although described with respect to compositions useful for detecting low energy β-ray emission, the scintillation medium in certain embodiments of the invention can include a neutron capture solute or a γ-ray capture solute. Therefore, the drawings and description are provided for facilitating the understanding of the present invention and should not be considered as limiting the scope of the present invention.